Разработка конструкции муфты подключения заднего моста ВАЗ-2123
|
Введение 7
1 Технико-экономическое обоснование объекта проектирования
дипломного проекта 11
1.1 Анализ влияния типа привода на показатели устойчивости
автомобиля 11
1.2 Анализ влияния типа привода на показатели управляемости
автомобиля 14
1.3 Анализ влияния типа привода на показатели проходимости
автомобиля 15
1.3.1 Геометрические параметры проходимости 15
1.3.2 Тяговые и опорно-сцепные параметры проходимости 21
1.4 Способы повышения тяговых и опорно-сцепных параметров
проходимости 27
2 Тяговый расчет проектируемого транспортного средства 30
2.1 Исходные данные 30
2.2 Определение параметров автомобиля 30
2.3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя 31
2.4 Определение передаточного числа главной передачи 34
2.5 Время и путь разгона автомобиля 35
2.6 Мощностной баланс автомобиля 36
2.7 Топливно-экономическая характеристика транспортного средства ... 38
3 Разработка схемы трансмиссии и конструкции муфты подключения
заднего моста 41
3.1 Обзор схем полноприводных трансмиссий 41
3.2 Расчёт показателей управляемости и устойчивости проектируемого
автомобиля 44
3.3 Разработка кинематической схемы полноприводной трансмиссии 52
3.4 Разработка кинематической схемы муфты подключения заднего
моста 54
3.5 Расчёт фрикционной муфты с автоматическим включением 56
3.5.1 Расчёт момента трения фрикционной муфты 56
3.5.2 Расчёт муфты включения 61
4 Разработка технологии технического обслуживания и ремонта
фрикционной муфты с автоматическим включением 65
4.1 Перечень операции ТО и ремонта фрикционной муфты с
автоматическим включением 65
4.2 Операционно-технологическая карта ТО и ремонта трансмиссии
автомобиля категории М1 68
5 Охрана труда и безопасность объекта проектирования 71
5.1 Характеристика объекта проектирования (технологического процесса
сборочных работ) 71
5.2 Идентификация профессиональных рисков 71
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 76
5.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта 79
5.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 81
6 Экономический раздел дипломного проекта 83
6.1 Анализ объекта дипломного проектирования 83
6.2 Исходные данные для расчета 83
6.3 Расчет затрат на материалы 84
6.4 Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты 85
6.5 Расчет затрат на заработную плату 86
Заключение 89
Список используемых источников 91
Приложение А Графики тягового расчета 94
1 Технико-экономическое обоснование объекта проектирования
дипломного проекта 11
1.1 Анализ влияния типа привода на показатели устойчивости
автомобиля 11
1.2 Анализ влияния типа привода на показатели управляемости
автомобиля 14
1.3 Анализ влияния типа привода на показатели проходимости
автомобиля 15
1.3.1 Геометрические параметры проходимости 15
1.3.2 Тяговые и опорно-сцепные параметры проходимости 21
1.4 Способы повышения тяговых и опорно-сцепных параметров
проходимости 27
2 Тяговый расчет проектируемого транспортного средства 30
2.1 Исходные данные 30
2.2 Определение параметров автомобиля 30
2.3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя 31
2.4 Определение передаточного числа главной передачи 34
2.5 Время и путь разгона автомобиля 35
2.6 Мощностной баланс автомобиля 36
2.7 Топливно-экономическая характеристика транспортного средства ... 38
3 Разработка схемы трансмиссии и конструкции муфты подключения
заднего моста 41
3.1 Обзор схем полноприводных трансмиссий 41
3.2 Расчёт показателей управляемости и устойчивости проектируемого
автомобиля 44
3.3 Разработка кинематической схемы полноприводной трансмиссии 52
3.4 Разработка кинематической схемы муфты подключения заднего
моста 54
3.5 Расчёт фрикционной муфты с автоматическим включением 56
3.5.1 Расчёт момента трения фрикционной муфты 56
3.5.2 Расчёт муфты включения 61
4 Разработка технологии технического обслуживания и ремонта
фрикционной муфты с автоматическим включением 65
4.1 Перечень операции ТО и ремонта фрикционной муфты с
автоматическим включением 65
4.2 Операционно-технологическая карта ТО и ремонта трансмиссии
автомобиля категории М1 68
5 Охрана труда и безопасность объекта проектирования 71
5.1 Характеристика объекта проектирования (технологического процесса
сборочных работ) 71
5.2 Идентификация профессиональных рисков 71
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 76
5.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта 79
5.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 81
6 Экономический раздел дипломного проекта 83
6.1 Анализ объекта дипломного проектирования 83
6.2 Исходные данные для расчета 83
6.3 Расчет затрат на материалы 84
6.4 Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты 85
6.5 Расчет затрат на заработную плату 86
Заключение 89
Список используемых источников 91
Приложение А Графики тягового расчета 94
Целью выпускной квалификационной работы является максимально полное раскрытие студентом практических знаний, полученных в процессе обучения и возможности применения полученных знаний для решения практических задач. Актуальность темы дипломного проекта определяется спектром задач, стоящих перед экономикой и промышленностью. В настоящее время на рынке транспортных средств остро стоит вопрос о применении транспортных средств повышенной проходимости и разработке устройств, способных значительно повысить проходимость транспортного средства без значительной доработки трансмиссии и подвески автомобиля.
Тема дипломного проекта «Разработка конструкции муфты подключения заднего моста ВАЗ-2123». В рамках выпускной квалификационной работы проведена разработка автоматической муфты блокировки заднего моста. Данное устройство отвечает вопросу актуальности выполнения дипломного проекта и способно повысить проходимость транспортного средства, не подвергая его трансмиссию и ходовую часть значительным доработкам.
Для описания предполагаемых работ, рассмотрим объект дипломного проектирования с точки зрения декомпозиции на составные части.
«Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова.
Шасси составляет основу автомобиля и состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.» [2]
«Ходовая система (часть) автомобиля - это комплекс узлов, предназначенный для перемещения автомобиля по дороге. Механизмы ходовой части позволяют водителю и пассажирам двигаться с определенной степенью комфорта и безопасности.
Ходовая часть автомобиля состоит из основных узлов: рама (для современных легковых автомобилей - несущий кузов), балки мостов, подвески колес (передняя и задняя), колёса и шины. Каждый из этих элементов выполняя определенные функции, в итоге, позволяет людям в автомобиле в малой степени испытывать разнообразные механические колебания, передвигаться в авто в комфортных условиях, а средства активной и пассивной безопасности обеспечивают относительную сохранность здоровья и жизни людей в аварийных ситуациях.» [3].
Трансмиссия автомобиля - узлы и агрегаты, передающие мощность и крутящий момент от двигателя к колесам или иным движителям транспортного средства. Также трансмиссия служит для распределения крутящего момента между колесами, в зависимости от дорожных условий, выполняемого маневра, скорости движения и т.п.
«Для такой страны, как наша, с продолжительными снежными зимами на значительной части ее территории, с обширными пространствами, еще не имеющими даже грунтовых дорог, наконец, с пустынными и степными массивами в южных районах транспорт повышенной проходимости играет огромную роль. Автомобили для эксплуатации на грунтовых дорогах или шоссе создавать значительно проще, чем внедорожные. Трудность в том, что болотистая почва, снег, песок по своим физическим свойствам, в частности способности воспринимать вертикальную нагрузку и сопротивляться приложенному к грунту тяговому усилию, очень разнообразны. Скорее всего нет возможности создать универсальную для всех грунтов машину, которая двигалась бы посредством сцепления движителя с почвой.» [21]
Основным конструктивным фактором, отвечающим за проходимость транспортного средства, является конструкция его ходовой части.
«Проходимость автомобиля является эксплуатационным свойством, имеющим важное значение для любых автомобилей, особенно работающих в условиях бездорожья. Проходимость в таких условиях эксплуатации определяет среднюю скорость движения и оказывает существенное влияние на производительность автомобиля.
Проходимость автомобиля оценивается габаритными, тяговыми и опорно-сцепными параметрами, а также комплексным фактором проходимости.» [5]
«На устойчивость и управляемость большое влияние оказывает занос автомобиля. Занос - это движение автомобиля, сопровождающееся боковым скольжением его задней или передней оси. Такое скольжение возникает в случае, когда теряется сцепление колес с дорогой, что может произойти по многим причинам.
Чаще случается занос задней оси. При заносе корпус автомобиля изменяет свою ориентацию на дороге - поворачивается. Передняя ось движется в том направлении, куда направлены передние колеса, а задние не идут по следу передних. Поэтому автомобиль, продвигаясь вперед, получает еще и вращательное движение. Возникающая при этом центробежная сила складывается с боковыми силами, вызвавшими занос, и усиливает их. Отсюда ясно: если занос вызван резким ускорением, нужно убавить «газ», если торможением - отпустить тормоз. Но этим можно только уменьшить влияние поперечной силы. Для того чтобы ликвидировать занос, нужно повернуть руль в сторону заноса. Возникшая при этом центробежная сила инерции начнет разворачивать автомобиль в сторону, противоположную заносу, т.е. возвращать его в исходное состояние. По мере возвращения автомобиля в исходное положение нужно поворачивать руль и возвращать передние колеса в исходное положение так, как это приходится делать на повороте - поворот еще не кончился, а колеса поворачиваем в положение прямо.
Спровоцировать занос при скорости 20.. .25 км/ч очень просто, если резко затормозить. Можно усилить занос, резко повернув руль перед самым торможением.
Для устранения заноса необходимо использовать полноприводную схему трансмиссии. Ведь в данном случае распределение крутящего момента одинаково на все четыре колеса, что препятствует заносу такого автомобиля. » [1]
Таким образом, цель дипломного проекта может быть сформулирована следующим образом. Целью дипломного проекта будет повышение проходимости автомобиля ВАЗ-2123 путем разработки самоблокирующейся муфты подключения заднего моста.
Достижение поставленной цели требует решения ряда взаимосвязанных задач в рамках выпускной квалификационной работы:
- выполнить анализ факторов, влияющих на проходимость транспортных средств и оценить влияние каждого из них;
- произвести анализ факторов, оказывающих влияние на проходимость транспортных средств вне дорог общего пользования;
- выявить возможные способы увеличения проходимости транспортных средств;
- произвести анализ различных типов движителей для транспортных средств повышенной проходимости ;
- произвести тяговый расчет автомобиля, взятого в качестве базового;
- разработать конструкцию муфты подключения заднего моста автомобиля ВАЗ-2123;
- выполнить расчет прочностных и силовых характеристик узлов и деталей разработанной конструкции ;
- произвести разработку технологического процесса сборки муфты;
- в рамках технологического процесса произвести разработку технологическую карту;
- произвести разработку безопасности производства работ и произвести анализ опасных и вредных производственных факторов;
- выполнить расчет себестоимости изготовления муфты;
Выполнение поставленных задач будет являться основанием для того, чтобы считать выпускную квалификационную работу завершенной .
Тема дипломного проекта «Разработка конструкции муфты подключения заднего моста ВАЗ-2123». В рамках выпускной квалификационной работы проведена разработка автоматической муфты блокировки заднего моста. Данное устройство отвечает вопросу актуальности выполнения дипломного проекта и способно повысить проходимость транспортного средства, не подвергая его трансмиссию и ходовую часть значительным доработкам.
Для описания предполагаемых работ, рассмотрим объект дипломного проектирования с точки зрения декомпозиции на составные части.
«Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова.
Шасси составляет основу автомобиля и состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.» [2]
«Ходовая система (часть) автомобиля - это комплекс узлов, предназначенный для перемещения автомобиля по дороге. Механизмы ходовой части позволяют водителю и пассажирам двигаться с определенной степенью комфорта и безопасности.
Ходовая часть автомобиля состоит из основных узлов: рама (для современных легковых автомобилей - несущий кузов), балки мостов, подвески колес (передняя и задняя), колёса и шины. Каждый из этих элементов выполняя определенные функции, в итоге, позволяет людям в автомобиле в малой степени испытывать разнообразные механические колебания, передвигаться в авто в комфортных условиях, а средства активной и пассивной безопасности обеспечивают относительную сохранность здоровья и жизни людей в аварийных ситуациях.» [3].
Трансмиссия автомобиля - узлы и агрегаты, передающие мощность и крутящий момент от двигателя к колесам или иным движителям транспортного средства. Также трансмиссия служит для распределения крутящего момента между колесами, в зависимости от дорожных условий, выполняемого маневра, скорости движения и т.п.
«Для такой страны, как наша, с продолжительными снежными зимами на значительной части ее территории, с обширными пространствами, еще не имеющими даже грунтовых дорог, наконец, с пустынными и степными массивами в южных районах транспорт повышенной проходимости играет огромную роль. Автомобили для эксплуатации на грунтовых дорогах или шоссе создавать значительно проще, чем внедорожные. Трудность в том, что болотистая почва, снег, песок по своим физическим свойствам, в частности способности воспринимать вертикальную нагрузку и сопротивляться приложенному к грунту тяговому усилию, очень разнообразны. Скорее всего нет возможности создать универсальную для всех грунтов машину, которая двигалась бы посредством сцепления движителя с почвой.» [21]
Основным конструктивным фактором, отвечающим за проходимость транспортного средства, является конструкция его ходовой части.
«Проходимость автомобиля является эксплуатационным свойством, имеющим важное значение для любых автомобилей, особенно работающих в условиях бездорожья. Проходимость в таких условиях эксплуатации определяет среднюю скорость движения и оказывает существенное влияние на производительность автомобиля.
Проходимость автомобиля оценивается габаритными, тяговыми и опорно-сцепными параметрами, а также комплексным фактором проходимости.» [5]
«На устойчивость и управляемость большое влияние оказывает занос автомобиля. Занос - это движение автомобиля, сопровождающееся боковым скольжением его задней или передней оси. Такое скольжение возникает в случае, когда теряется сцепление колес с дорогой, что может произойти по многим причинам.
Чаще случается занос задней оси. При заносе корпус автомобиля изменяет свою ориентацию на дороге - поворачивается. Передняя ось движется в том направлении, куда направлены передние колеса, а задние не идут по следу передних. Поэтому автомобиль, продвигаясь вперед, получает еще и вращательное движение. Возникающая при этом центробежная сила складывается с боковыми силами, вызвавшими занос, и усиливает их. Отсюда ясно: если занос вызван резким ускорением, нужно убавить «газ», если торможением - отпустить тормоз. Но этим можно только уменьшить влияние поперечной силы. Для того чтобы ликвидировать занос, нужно повернуть руль в сторону заноса. Возникшая при этом центробежная сила инерции начнет разворачивать автомобиль в сторону, противоположную заносу, т.е. возвращать его в исходное состояние. По мере возвращения автомобиля в исходное положение нужно поворачивать руль и возвращать передние колеса в исходное положение так, как это приходится делать на повороте - поворот еще не кончился, а колеса поворачиваем в положение прямо.
Спровоцировать занос при скорости 20.. .25 км/ч очень просто, если резко затормозить. Можно усилить занос, резко повернув руль перед самым торможением.
Для устранения заноса необходимо использовать полноприводную схему трансмиссии. Ведь в данном случае распределение крутящего момента одинаково на все четыре колеса, что препятствует заносу такого автомобиля. » [1]
Таким образом, цель дипломного проекта может быть сформулирована следующим образом. Целью дипломного проекта будет повышение проходимости автомобиля ВАЗ-2123 путем разработки самоблокирующейся муфты подключения заднего моста.
Достижение поставленной цели требует решения ряда взаимосвязанных задач в рамках выпускной квалификационной работы:
- выполнить анализ факторов, влияющих на проходимость транспортных средств и оценить влияние каждого из них;
- произвести анализ факторов, оказывающих влияние на проходимость транспортных средств вне дорог общего пользования;
- выявить возможные способы увеличения проходимости транспортных средств;
- произвести анализ различных типов движителей для транспортных средств повышенной проходимости ;
- произвести тяговый расчет автомобиля, взятого в качестве базового;
- разработать конструкцию муфты подключения заднего моста автомобиля ВАЗ-2123;
- выполнить расчет прочностных и силовых характеристик узлов и деталей разработанной конструкции ;
- произвести разработку технологического процесса сборки муфты;
- в рамках технологического процесса произвести разработку технологическую карту;
- произвести разработку безопасности производства работ и произвести анализ опасных и вредных производственных факторов;
- выполнить расчет себестоимости изготовления муфты;
Выполнение поставленных задач будет являться основанием для того, чтобы считать выпускную квалификационную работу завершенной .
Результаты достижения поставленных задач в рамках выполнения выпускной квалификационной работы отражены в связанных между собой разделах расчетно-пояснительной записки и в приложениях.
В первом разделе дипломного проекта произведен анализ различных факторов, влияющих на проходимость транспортного средства. Выявлены как геометрические параметры, так и факторы, связанные с особенностью конструкции ходовой части транспортного средства. В частности, определено, что на управляемость транспортного средства и на его проходимость оказывает существенное влияние тип привода транспортного средства. Установлено, что наиболее стабильным, т.е. обладающим нейтральной поворачиваемостью обладает полноприводное транспортное средство. Вместе с тем, полный привод приводит к дополнительному расходу топлива. Поэтому, возможно создание устройства автоматического подключения моста транспортного средства, например при появлении разницы угловых скоростей привода и колес. Это позволит реализовать преимущества полного привода, при этом не прибегая к сложным конструкторским решениям Разработка устройства узла муфты такого типа будет производиться в рамках конструкторской части выпускной квалификационной работы.
Результатом выполнения второго раздела дипломного проекта явилось выполнение тягового расчета автомобиля ВАЗ -2123. Рассчитана мощность и крутящий момент двигателя на различных оборотах. Произведен расчет динамики разгона и ускорений, исходя из передаточных чисел коробки передач и главной передачи. Произведен расчет силового баланса и определена максимальная скорость транспортного средства. Исходя из определенных ранее параметров, определен путь и время разгона. Рассчитана топливная экономичность транспортного средства. Результаты тягового расчета в виде графиков вынесены на лист графической части и отражены в приложении А расчетно-пояснительной записки.
В технологическом разделе выполнена разработка технологического процесса обслуживания разработанной муфты. В соответствии с последовательностью выполнения операций, составлена технологическая карта выполнения процесса обслуживания.
В разделе безопасности жизнедеятельности был произведен анализ деятельности на сборочном участке предприятия, осуществляющем сборку муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123. Выявлены вредные и опасные производственные факторы, произведена их классификация. В соответствии с выявленными факторами произведена разработка мероприятий по снижению их воздействия на рабочих, либо их полной нейтрализации. Разработаны мероприятия по снижению пожарной опасности, в соответствии с выявленными классами пожарной опасности. Разработаны мероприятия по снижению антропогенного воздействия предприятия на окружающую среду.
В экономическом разделе был произведен расчет себестоимости изготовления конструкции муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123. Определены расходы по основным статьям затрат. Определены наиболее расходные статьи затрат на производство конструкции. На основании произведенного расчета можно сделать вывод, что разработанная конструкция находится в рыночном ценовом сегменте, а разработанная конструкция муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123 будет являться конкурентной по цене.
На основании всего изложенного, считаем поставленные в рамках выпускной квалификационной работы задачи выполненными.
В первом разделе дипломного проекта произведен анализ различных факторов, влияющих на проходимость транспортного средства. Выявлены как геометрические параметры, так и факторы, связанные с особенностью конструкции ходовой части транспортного средства. В частности, определено, что на управляемость транспортного средства и на его проходимость оказывает существенное влияние тип привода транспортного средства. Установлено, что наиболее стабильным, т.е. обладающим нейтральной поворачиваемостью обладает полноприводное транспортное средство. Вместе с тем, полный привод приводит к дополнительному расходу топлива. Поэтому, возможно создание устройства автоматического подключения моста транспортного средства, например при появлении разницы угловых скоростей привода и колес. Это позволит реализовать преимущества полного привода, при этом не прибегая к сложным конструкторским решениям Разработка устройства узла муфты такого типа будет производиться в рамках конструкторской части выпускной квалификационной работы.
Результатом выполнения второго раздела дипломного проекта явилось выполнение тягового расчета автомобиля ВАЗ -2123. Рассчитана мощность и крутящий момент двигателя на различных оборотах. Произведен расчет динамики разгона и ускорений, исходя из передаточных чисел коробки передач и главной передачи. Произведен расчет силового баланса и определена максимальная скорость транспортного средства. Исходя из определенных ранее параметров, определен путь и время разгона. Рассчитана топливная экономичность транспортного средства. Результаты тягового расчета в виде графиков вынесены на лист графической части и отражены в приложении А расчетно-пояснительной записки.
В технологическом разделе выполнена разработка технологического процесса обслуживания разработанной муфты. В соответствии с последовательностью выполнения операций, составлена технологическая карта выполнения процесса обслуживания.
В разделе безопасности жизнедеятельности был произведен анализ деятельности на сборочном участке предприятия, осуществляющем сборку муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123. Выявлены вредные и опасные производственные факторы, произведена их классификация. В соответствии с выявленными факторами произведена разработка мероприятий по снижению их воздействия на рабочих, либо их полной нейтрализации. Разработаны мероприятия по снижению пожарной опасности, в соответствии с выявленными классами пожарной опасности. Разработаны мероприятия по снижению антропогенного воздействия предприятия на окружающую среду.
В экономическом разделе был произведен расчет себестоимости изготовления конструкции муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123. Определены расходы по основным статьям затрат. Определены наиболее расходные статьи затрат на производство конструкции. На основании произведенного расчета можно сделать вывод, что разработанная конструкция находится в рыночном ценовом сегменте, а разработанная конструкция муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123 будет являться конкурентной по цене.
На основании всего изложенного, считаем поставленные в рамках выпускной квалификационной работы задачи выполненными.